压力灌浆技术在高速公路路基施工中的应用

周京昊

（石家庄市高速公路集团有限公司西阜分公司，石家庄050000）

1 引言

高速公路建设项目中，路基工程占据重要地位。 然而高速公路施工时常遇到软土地基，若不及时加固处治而直接施工，在长期遭受外界行驶车辆碾压以及气候环境不断影响的情况下，路基将会出现病害，最突出的表现形式为路基沉陷，极大地影响高速公路的运营安全和通行能力。 因此，需要在施工前对软土地基进行处理， 压力灌浆施工技术可以起到良好的处治效果[1]。

压力灌浆施工技术是借助高性能机械设备将一定配比的注浆液均匀灌注至地基土层中，灌注的同时，地基土层内部的水分、空气不断被挤压排出，一段时间后浆液凝固，与原地基土体形成整体，使得整体地基结构强度和稳定性大幅提升，同时地基土层的物理力学性能也得到了良好的改善。 另外，压力灌浆施工技术的施工工艺简便，配备的设备简单易得，施工效率高，且整体质量效果显著[2]。

2 工程概况

某高速公路建设项目设计行车速度为100 km/h， 路基宽度为26.5 m，沥青混凝土路面，全线长共计149.435 km。 该高速公路全线的桥隧比为43.6%，以路基工程为主。 高速公路的第三合同段内路基工程占比较大，地质勘探后发现，该合同段内存在较大面积的软土地基，呈现出稳定性差、承载力低、松软等特点，若不及时进行加固处理，势必影响后期整体项目的施工质量，且会导致病害的产生。 由于该区域内下设有较多管线，为改善软土路基不均匀沉降变形的同时保护管线结构，建设单位拟计划采用压力灌浆技术进行软土地基加固处理。

3 压力灌浆技术施工技术要点

3.1 施工材料

3.1.1 水泥

本项目选用P·O32.5 型号普通硅酸盐水泥， 其物理性能指标见表1。 要求所用水泥不得存在受潮变质等情况，若性能检测不合格则禁止投入施工使用。

表1 水泥物理性能试验检测结果

3.1.2 水

混合浆液制备过程中所需的必备组成材料之一为水，施工用水不得存在任何杂质，且水温在40 ℃左右为宜。

3.2 施工设备

3.2.1 钻机

结合现场实际情况选择适当型号和类型的钻机设备，并配备合适的钻头和钻杆。 正式施工前，对钻机进行全面检查，要求可正常投入施工使用。 本项目选择回旋钻机。

3.2.2 灌浆泵

根据浆液具体浓度选择灌浆泵， 最大压力控制在正常压力的1.5 倍。采用灌浆泵进行注浆施工时，需保证各管路通畅，严禁在使用过程中出现堵塞现象。 另外，管路的抗压性能需严格满足规范及设计要求。 必要情况下需在合适施工位置设置安装压力测试表，这样能在灌浆过程中实时监测压力变化，以便指导压力灌注施工[3]。

3.3 制浆

制浆过程中，需提前称重各施工原材料，确保数据的精确度，偏差不得高于5%。搅拌浆液保持连续均匀，并保证密度达标。 普通搅拌机的搅拌时间为90 s，而高效搅拌机的搅拌时间为30 s。 搅拌完毕后及时在规定时间内将浆液运至施工现场进行灌浆施工，对浆液输送流速进行严格控制，即在1.4～2.0 m/s。当施工环境温度较低时，可对浆液进行适当加热，以免结团[4]。

3.4 灌浆的压力与方法

首先进行灌注试验，压力控制在0.2～0.4 MPa，以得出最佳的灌注压力参数。 各灌浆孔需分布均匀、密实、通畅，确保整体的灌浆顺畅。 灌浆施工中应遵循由下到上的施工顺序，每个灌浆孔要依次进行2 次灌注，且质量需经过严格的专项验收。

3.5 钻孔

钻孔质量直接影响整体施工质量， 其垂直度偏差应控制在1%以下，不得存在孔斜而塌孔现象。沉渣厚度控制在0.2 m左右，同时严格控制孔深。

3.6 结束标准

灌浆施工压力增大至规定要求后保持15 min， 随后即可停止灌入施工，当存在冒浆现象时，应立即停止灌浆并封堵处理，以免产生外漏。

4 压力灌浆技术施工工艺研究

4.1 处理区域及灌浆孔布设

由于本项目地下分布有多处涵管， 灌浆孔应在涵管的两侧布设，两侧各设置一排。 本项目选用的P·O32.5 普通硅酸盐水泥的浆液密度不得高于1.8 g/cm3。

4.2 测量放样

正式施工之前，应进行必要的测量放样处理，确保灌浆管位置满足施工和规范要求，并准确标识出各孔位。 灌浆加固准备工作见表2。

表2 灌浆加固施工准备

4.3 钻孔

钻机的安装调试需严格遵照测量放样的结果和要求来执行，确保钻机布设于合适的区域位置，过程中确保其稳定，各零部件要安装牢固，并结合实际情况适当调整钻孔具体位置。时刻保持地面与钻杆之间垂直， 上述准备工作一切就绪后方可开启正式的钻孔施工。 完整的钻进施工过程中，现场施工技术人员需对钻进过程质量进行全程跟踪、把控，并详细记录，保证影像资料齐全， 存在问题时及时安排技术人员予以补救处理。 钻孔施工完成后委托相关人员进行质量验收，指标控制为孔位误差低于5 cm 即可。

4.4 外管下放

灌浆外管的制作要按照设计要求以及施工图纸执行，得到的管体各参数要满足起码的施工要求，如管材、管径、搭接、管长等，在下放施工之前要进行质量检测，合格方可开启。 另外，在下放施工过程中，整体的管体要保持稳定牢固，提前放置于要求位置并连接牢固。 同时，在进行下放施工时要设置必要的截止阀门设备[5]。

4.5 浆液调制

提前在专门的场区进行注浆液材料的制备， 结合此前的试验结果，按照最佳配合比进行拌和施工，保证其和易性、均匀性均达标，不得违背规范内的相关要求。 本项目注浆液材料的制备以搅拌机设备为主，时间不得短于90 s，制备完毕后若不及时使用应存放于指定存放场地，且要求在4 h 内将注浆液使用完毕，超出4 h 时则应直接废弃，严禁将过期的注浆液投入使用[6]。

4.6 清孔

灌浆施工完成后，且灌浆质量符合相关要求后，现场施工人员及时进行清孔作业。 本项目为保证后续的施工整体质量，拟计划选取优质泥浆材料进行清孔作业。

4.7 补灌

灌浆施工及清孔作业等工序均完成， 且经检测能满足相关设计及规范要求后，需进行必要的补灌处理[7]。 该工序要求在外管上进行施作，以此可有效、再次提升灌浆液的灌注密实性和施工和易性。 该过程中不得存在任何形式的空隙结构，以免降低最终的压力灌浆施工整体质量。

4.8 施工质量检测

压力灌浆施工完毕后，及时对路基整体结构强度、稳定性以及平整度进行检测，要求务必满足规范、设计要求。 施作后的路基平整度检测结果见表3。

表3 平整度检测结果

研究结果表明，采用压力灌浆技术处治后，路基的平整度得到有效提升，且结构强度以及稳定性均得到了提高，均满足规范要求，整体施工质量良好。

5 结语

本文就压力灌浆技术在高速公路路基施工中的应用进行研究，依托实际高速公路路基工程，围绕压力灌浆施工技术要点和施工工艺进行展开，并对施工质量进行检测分析。 研究结果表明，采用压力灌浆技术处治后，路基的平整度得到有效提升，结构强度以及稳定性也得到提高，均满足规范要求，延长了公路使用寿命。